厚壁NCu30+Q345复合钢板的焊接

1、厚壁NCu30+Q34复合钢板的焊接 复合钢板是一种制造成本低、具有良好综合性能的金属材料，可节约大量的贵重金属，既降 低了制造成本，又不影响其使用性能，具有很高的经济价值。NCu30系Monel400合金，由于 具有优良的耐腐蚀性能和中温强度，尤其在中高温的强酸、强碱介质中能表现出较好的腐蚀 效果，因此近年来，在某些设备制造中该种材质的复合钢得到了越来越多的应用。 XX公司制造的石脑油加氢-轻烃回收装置反应产物分离罐，设计压力为4.9MPa,设计温 度为120C，介质为H2S，筒体及封头采用NCu30+Q34复合钢板，其厚度为(3+78) mm和 (3+46) mm由于复合钢板较厚，焊接难度

2、较大，所以制定合理的焊接工艺，是确保焊接顺 利进行的关键 1. NCu30 +Q345复合钢的焊接性分析 基层材料Q345具有较高的强度及韧性，其焊接性能良好。复层材料NCu3C属于Ni -Cu 固溶体的单相奥氏体合金，该合金也具有良好的焊接性。但NCu30与 Q345钢具有不同的热物 理性能，在复合钢板焊接过程中，由于 Ni合金的导热性差，焊接时热输入过高，因此会导致 晶粒长大。而且Ni与其他合金元素及杂质形成的低熔点共晶物，会引起偏析、碳化物的沉 积或其他有害的冶金现象，引起热裂纹或降低耐蚀性能。另外，由于Ni合金焊缝金属的流 动性较差，不易流到焊缝两边，会造成焊缝成形不良或咬边。H 2、

3、02和N2在液态时溶解度 较大，Ni合金焊缝金属流动性较差导致气体很难移出，形成气孔，且焊接电流过大，容易引 起焊条过热，引起药皮脱落，失去保护。焊缝中容易产生裂纹、气孔等缺陷。另外，复合钢 板较厚，焊缝冷裂倾向较大，为防止因热输入过大而引起的耐蚀性能降低，有必要采取相应 的预热及热处理措施。 2. 焊接方法及坡口的选择 纵缝、环缝的基层焊接采用埋弧焊+焊条电弧焊，过渡层及复层采用焊条电弧焊施焊。坡 口形式见下图，坡口采用机加工的方法。采用剪床剪切时，复层朝上放置。 3. 焊接材料的选择 复合钢板 (NCu30+Q34)焊接时先基层，后焊过渡层和复层，基层焊选用 J507焊条， 埋弧焊选用H1

4、0M nSi(焊剂HJ431),过渡层焊接选用ENi Cu 7焊条，复合层焊接选用ENiCu 7焊条，其化学成分见表1。 表1 ENiCu 7焊条的化学成分(质量分数) (% C M n Fe P S Si Cu Ni Ti 0.15 4.0 2.5 0.02 0.015 1.5 余量 62 69 1.0 4.焊接工艺措施 (1) 焊接顺序是先基层，后焊过渡层，旳后焊接复层。先在基层采用埋弧焊进行焊接, 焊接完成后在复层侧采用碳弧气刨清根， 采用埋弧焊焊至距离过渡层1.52.5mm时，再进行 过渡层及复合层焊接。 昀后一道环焊缝在复层侧采用碳弧气刨清根后， 采用焊条电弧焊施焊。 (2) 当基层

5、焊至过渡层1.52.5mm时，采用ENiCu 7焊条焊接过渡层及复合层。 (3) 基层焊接前需用角向磨光机和钢丝轮对坡口内、外表面及两侧各20mm范围进行清 理，彻底清除水、铁锈、油污以及泥沙等杂物，对点焊部位进行打磨，清除焊渣和气孔，以 免影响焊接质量。过渡层及复层焊接时，应对基层焊缝及复层采用不锈钢钢丝轮进行清理， 用丙酮清洗油脂等不溶于脱脂剂的油漆和其他杂物，并用水冲净，干燥后涂防飞溅剂后方能 焊接。 ( 4) 组对时以复层为基准，尽量避免错口，昀大错边量 50mm间距为500mm (6) 与母材焊接的工卡具材质选用Q345拆除工卡具时不要损伤母材，拆除后应将残 留焊疤打磨修整至与母材齐

6、平。 (7) 每道焊缝应连续焊完，每层焊缝的接头应相互错开。多层焊每层焊完后应立即对层 间进行清理，并进行外观检查，发现缺陷消除后方可进行下一层的焊接。焊缝焊完后立即去 除渣皮和飞溅物，清理干净焊缝表面，然后进行焊缝外观检查。 ( 8) 不得强力组对，以减少拘束度，避免应力集中。 ( 9) 施焊时应严格遵守焊接工艺评定，过渡层及复层焊接时，严格控制焊接热输入。 焊接过程中，应把前一层焊渣清除干净，经检查无缺陷后才能施焊下一层。 (10)基层、过渡层焊接时，焊前采用电加热法进行预热，预热温度150200C，预热 宽度应 240mm 预热时在焊缝上贴敷磁性加热块，再在其上包敷保温棉，加热块和保温棉

7、应 捆绑牢固。 (11)每条焊缝应尽可能一次焊完。由于筒体厚度较大，冷裂倾向较大，当中断焊接时，应 采取后热、缓冷等措施。重新施焊时，仍应按规定进行预热。 ( 12)过渡层及复层焊接时，采用短电弧，小热输入、多层多道焊，小摆动或不摆动操 作，防止热裂纹的产生。 ( 13)焊条采用较小的摆动参数，摆动幅度不易超过焊条直径的 2.5 倍。 14)复层盖面层焊接过程中，焊工在摆动到焊缝边缘时，稍微停顿，以利于有足够的 时间使熔化的焊缝金属填满咬边。 (15)各种焊接方法及焊接材料所用的焊接参数见表 2 表2焊接参数 焊接方 法 焊接材料 规格 /m m 极性 焊接电流 /A 电弧电 压/ V 焊接速

8、度 /cm min -1 备注 SM AW J507 3.2 DC 90 120 21 25 81 2 基层 4.0 D C 120 1 50 ； 42 7 91 0 SAW H10M nSi/ HJ431 4.0 DC 530580 36 38 35 45 基层 SM AW ENiCu 7 3.2 DC 80 100 20 22 10 13 过渡 层、复 层 4.0 DC 110 140 23 26 12 15 (16)焊接纵缝时，应将过渡层及复层两端预留3050mn不焊，待环缝基层焊接完成后, 再将纵缝两端焊接成形。 5. 焊后热处理 (1) 焊后热处理采用燃油整体热处理法。热处理过程中，

9、应严格控制炉内气氛，特别是 硫含量的控制，避免炉内有害杂质对母材及焊缝的侵蚀，以及温度应力的产生，确保母材及 焊缝的性能。 (2) 热处理升降温速度。设备进入热处理炉时，炉内温度w400r ;加热升温至400C 以上后，加热速率不超过61C/h ;恒温后降温速率不超过80C/h ; 400 r以下可以自然冷却， 升降温旳小速度应50 C/h 。 (3) 恒温温度 (620 20)C，恒温时间3h。 (4) 热处理应力求内外壁和焊缝两侧温度均匀，恒温时，在加热范围内任意两点间的温度差 应 16& 13S* 140 , m , 恬乩W 143 2 叭 141. 140. U5, 145 1H 7. 焊接产品试板 (1) 在反应产物分离罐的第一节筒节纵缝的末端焊接产品试板一副。 (2) 试板焊缝经外观检查合格后，根据 JB/T 4730.162005的要求进行100% RT探 伤，